Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem Mehrlagenhybrid nach der Gattung
des Hauptanspruchs. Es sind bereits Mehrlagenhybride mit Leistungs
bauelementen speziell IC′s bekannt, wie sie von der Firma IBM her
gestellt werden. Hier werden die Leistungs-IC′s auf der Oberseite
des Hybrids aufmontiert und die Wärme z. T. über aufwendige Kon
struktionen mittels Kühlblech, Kühlkörper oder Kühlfeder abgeleitet.
Eine andere Variante der Wärmeableitung ist über metallgeführte Wege
(stacked vias) auf die Grundplatte üblich. Das hat jedoch den Nach
teil, daß die Hybridschichten an den stacked vias unterbrochen sind
und bei einer großen Anzahl Leistungs-IC′s entsprechend weniger
Kontaktierungsfläche zur Verfügung steht. Außerdem können Hybride
auf diese Art nur einseitig bestückt werden.The invention is based on a multi-layer hybrid of the type
of the main claim. They are already multi-layer hybrids with high performance
Components specifically known IC's, such as those from the company IBM
be put. Here the power IC's are on the top
of the hybrid mounted and the heat z. T. about elaborate Kon
structures derived using a heat sink, heat sink or cooling spring.
Another variant of heat dissipation is via metal-guided paths
(stacked vias) usual on the base plate. However, that has the aftermath
partly that the hybrid layers on the stacked vias are interrupted
and correspondingly less with a large number of power ICs
Contact area is available. They can also be hybrids
can only be loaded on one side in this way.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Lösung mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Hauptanspruchs hat gegenüber dem Bekannten den Vorteil, daß die
Leistungs-IC′s ihre Wärme direkt an die Grundplatte abgeben können.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Mehrlagenhybrids möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß
durch das Aufmontieren von Leistungs-IC′s sowohl auf die Oberseite
als auch auf die Unterseite des Hybrids eine zweiseitige Bestückung
möglich ist, was zu einer wesentlichen Volumenverkleinerung führt.The solution according to the invention with the characterizing features of
Main claim has the advantage over the known that the
Power IC's can give their heat directly to the base plate.
By the measures listed in the subclaims
advantageous developments and improvements in the main claim
specified multi-layer hybrids possible. It is particularly advantageous that
by mounting power IC's on both the top
as well as a two-sided assembly on the underside of the hybrid
is possible, which leads to a substantial reduction in volume.
Zeichnungdrawing
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigtEmbodiments of the invention are shown in the drawing
and explained in more detail in the following description. It shows
Fig. 1 einen Mehrlagenhybrid mit mehreren Leistungs-IC′s, und einer
Grundplatte, Fig. 2 einen Mehrlagenhybrid mit wärmeleitender
Metallzwischenplatte, Fig. 3 die Draufsicht auf die wärmeleitende
Metallzwischenplatte und Fig. 4 einen Mehrlagenhybrid mit Metall
zwischenplatte als Trägerplatte. Fig. 1 shows a multi-layer hybrid with several power IC's, and a base plate, Fig. 2 shows a multi-layer hybrid with a thermally conductive metal intermediate plate, Fig. 3 shows the top view of the thermally conductive metal intermediate plate and Fig. 4 shows a multi-layer hybrid with metal intermediate plate as a carrier plate.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
In Fig. 1 ist ein Mehrlagenhybrid 1 auf eine wärmeabführende Grund
platte 2 aufgesetzt, wobei zwischen Mehrlagenhybrid 1 und der Grund
platte 2 ein thermisch gut leitender Kleber 3 aufgebracht ist. In
den beispielsweise aus Keramik bestehenden Mehrlagenhybrid 1 sind
verschiedene Bauteile, wie z. B. Widerstände 8 und Kondensatoren 4
in verschiedenen Schichten eingebracht. Die Schichten eines Mehr
lagenhybrids sind über Drähte 5 mit den entsprechenden Anschlüssen
verbunden. Ebenfalls der Zeichnung sind die Anordnungen von als
stacked vias 7 bezeichnete metallgefüllte Wege zu entnehmen. Diese
vias 7 durchbrechen jeweils mindestens eine Isolationsschicht des
Mehrlagenhybrids 1 und ermöglichen elektrische Verbindungen zwischen
zwei Leiterbahnebenen.
In Fig. 1, a multi-layer hybrid 1 is placed on a heat-dissipating base plate 2 , a thermally highly conductive adhesive 3 being applied between the multi-layer hybrid 1 and the base plate 2 . In the multi-layer hybrid 1 , for example made of ceramic, various components, such as. B. resistors 8 and capacitors 4 are introduced in different layers. The layers of a multi-layer hybrid are connected via wires 5 to the corresponding connections. The drawings also show the arrangements of metal-filled paths referred to as stacked vias 7 . These vias 7 each break through at least one insulation layer of the multilayer hybrid 1 and enable electrical connections between two interconnect levels.
Auf dem Mehrlagenhybrid 1 sind die Leistungs-IC′s 9 aufmontiert, wie
es üblicherweise gehandhabt wird, d. h. die Leistungs-Bauteile
werden auf die Oberseite des Hybrids aufgebracht und mittels Bond
drähten 11 mit Leiterbahnen des Hybrids 1 kontaktiert. Zur Wärmeab
leitung an die Grundplatte 2 werden in den Mehrlagenhybrid 1 weitere
stacked vias 6 eingebracht, die durch den gesamten Hybrid hindurch
von dem IC 9 bis zur Grundplatte 2 führen. Die stacked vias 6 werden
dadurch gebildet, daß die Substratlöcher an dieser Stelle mit
Metallpaste gefüllt werden, welche die Eigenschaft hat, Wärme der
Leistungs-IC′s 9 gut an die Grundplatte 2 weiterzuleiten.On the multi-layer hybrid 1 , the power IC's 9 are mounted, as is usually handled, ie the power components are applied to the top of the hybrid and are contacted by means of bond wires 11 with conductor tracks of the hybrid 1 . For heat dissipation to the base plate 2 , further stacked vias 6 are introduced into the multilayer hybrid 1 , which lead through the entire hybrid from the IC 9 to the base plate 2 . The stacked vias 6 are formed by filling the substrate holes at this point with metal paste, which has the property of transferring heat from the power IC's 9 to the base plate 2 .
Bei der erfindungsgemäßen Lösung gemäß Fig. 1 werden nun weitere
Leistungs-IC′s 10 auf der Rückseite des Mehrlagenhybrids 1 ange
bracht. Diese IC′s 10 werden so in Vertiefungen auf der Rückseite
des Hybrids 1 montiert, daß der Hybrid mit der Rückseite ganzflächig
und wärmeleitend auf die Grundplatte 2 geklebt werden kann. Die
Rückseiten der IC′s 10 können zusätzlich über eine Wärmeleitpaste an
die Grundplatte 2 angekoppelt werden, während die restliche Hybrid
fläche geklebt wird. Für die Kontaktierung der IC′s 10 kann man das
an sich bekannte Verfahren Flip Chip Löten (US-PS 35 17 279) ein
setzen.In the solution according to the invention according to FIG. 1, further power ICs 10 are now placed on the back of the multi-layer hybrid 1 . These IC's 10 are mounted in recesses on the back of the hybrid 1 that the hybrid can be glued to the back of the base plate 2 over the entire surface and in a heat-conducting manner. The back of the IC's 10 can also be coupled to the base plate 2 via a thermal paste, while the rest of the hybrid surface is glued. For contacting the IC's 10 you can use the known method flip chip soldering (US-PS 35 17 279).
In Fig. 2 ist ein ähnlich aufgebauter Mehrlagenhybrid 1 darge
stellt, was dadurch verdeutlicht wird, daß für die gleichen Teile
gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Allerdings ist auf die Rück
seite dieses Mehrlagenhybrids 1 eine wärmeleitende Metallzwischen
platte 12, beispielsweise aus Kupfer bestehend, geklebt, die nun
ihrerseits mit dem thermisch gut leitenden Kleber 3 auf die Grund
platte 2 geklebt ist. Die Leistungs-IC′s 10 können nun in Aus
sparungen in der wärmeleitenden Metallzwischenplatte 12 ausgefüllt
werden, wobei zusätzlich noch die Wärmeleitung erhöht wird. Der
Boden der Aussparungen bildet dabei eine Montagefläche 14 für die
Leistungs-IC′s 10.
In Fig. 2, a similarly constructed multi-layer hybrid 1 is Darge, which is illustrated by the fact that the same reference numerals are used for the same parts. However, on the back of this multi-layer hybrid 1, a heat-conducting metal intermediate plate 12 , for example made of copper, is glued, which in turn is now glued to the base plate 2 with the thermally highly conductive adhesive 3 . The power IC's 10 can now be filled in from savings in the heat-conducting metal intermediate plate 12 , with additional heat conduction being increased. The bottom of the recesses forms a mounting surface 14 for the power IC's 10th
Fig. 3 zeigt die Draufsicht auf so eine wärmeableitende Metall
zwischenplatte 12. In der Fertigung können die entsprechenden Aus
sparungen mit den zugehörigen Zugentlastungsstegen 13 durch das Aus
stanzen von dazwischenliegenden Schichten 15 mit einem entsprechen
den Stanzwerkzeug hergestellt werden. Diese Metallzwischenplatte 12
hat beispielsweise eine Dicke von 3 mm; da die Leistungs-IC′s 10
jedoch eine wesentlich geringere Dicke haben, kann ein Teil der
Metallzwischenplatte 12 beim Stanzen als Montagefläche 14 für die
Leistungs-IC′s 10 stehenbleiben, wobei dieses Restmaterial gegenüber
den Leistungs-IC′s 10 ebenfalls über die Zugentlastungsstege 13 mit
der Metallzwischenplatte 12 verbunden ist in der Art, daß es genau
wie die Leistungs-IC′s 10 über den wärmeleitfähigen Kleber 3 oder
eine Wärmeleitpaste 16 gemäß Fig. 4 an die Metallzwischenplatte 12
angekoppelt ist. Fig. 3 shows the top view of such a heat-dissipating metal plate 12 between. In production, the corresponding savings can be made with the associated strain relief webs 13 by punching out intermediate layers 15 with a corresponding die. This metal intermediate plate 12 has a thickness of 3 mm, for example; since the power IC's 10, however, have a much smaller thickness, a part of the metal intermediate plate 12 can remain during punching as a mounting surface 14 for the power IC's 10 , this residual material compared to the power IC's 10 also via the Strain relief webs 13 is connected to the metal intermediate plate 12 in such a way that it is coupled to the metal intermediate plate 12 just like the power IC's 10 via the thermally conductive adhesive 3 or a thermal paste 16 according to FIG. 4.
Gemäß Fig. 2 wird die Metallzwischenplatte 12 mit den darin einge
betteten Leistungsbauelementen 10 auf die Grundplatte 2 geklebt,
wobei diese Metallzwischenplatte 12 entsprechend Fig. 4 auch selbst
die Funktion der Trägerplatte beziehungsweise der wärmeabführenden
Grundplatte 2 übernehmen kann.According to FIG. 2, the metal intermediate plate 12 with the power components 10 embedded therein is glued to the base plate 2 , wherein this metal intermediate plate 12 itself can also assume the function of the carrier plate or the heat-dissipating base plate 2 according to FIG. 4.
Mit dieser Lösung ist es möglich, wie in Fig. 1 bereits darge
stellt, einen Mehrlagenhybrid von beiden Seiten zu bestücken, wodurch
eine wesentliche Volumenverkleinerung erreicht wird.With this solution, it is possible, as already shown in Fig. 1, to populate a multi-layer hybrid from both sides, whereby a substantial reduction in volume is achieved.